Master Energétique et Environnement : TP Energie Solaire

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Figure 14 : Cellules solaires monocristallines, poly cristallines, amorphes
Cellules solaires poly cristallines
Le matériau de base est du silicium ultra-pur qui est porté à fusion. Mais pour lafabrication de
cellules solaires poly cristallines, on ne cultive pas de monocristaux, mais lafonte de silicium est
refroidie de façon contrôlée dans un moule carré. Pendant lerefroidissement, les cristaux s'orientent
de manière irrégulière et forment la surfacemiroitante typique pour les cellules solaires poly
cristallines. Les blocs de silicium carréssont découpés en galettes de 200 à 300 μm d'épaisseur. La
fabrication est conclue parle dopage, l'application des surfaces de contact et de la couche anti
réflexion. La coucheanti réflexion offre à la cellule solaire sa surface bleue typique, car le bleu
réfléchit lemoins de lumière et en absorbe la plus grosse quantité. Les cellules solairespoly cristallines
présentent un rendement entre 13 et 16 %.
Cellules solaires amorphes
Le terme amorphe vient du grec (a : sans, morphé: forme) et signifie qui n'a pas deforme. En
physique, on appelle amorphes les éléments dont les atomes présentent desformes irrégulières. Si
les atomes ont une structure ordonnée, on les appelle descristaux.
Pour la fabrication de cellules solaires amorphes, on applique le silicium sur un
matériausupport, comme par ex. le verre. L'épaisseur du silicium s'élève alors à env. 0,5 à 2 μm.Ainsi,
non seulement la quantité de silicium requise est-elle assez faible, mais ledécoupage fastidieux des
blocs de silicium n'est-il pas nécessaire. Le degré derendement des cellules solaires amorphes se
situe seulement à 6-8 %.
Matériau de base Rendement en % Surface en m2
Cellulemonocristalline 15-18 7-9
Cellule poly cristalline 13-16 8-9
Cellule amorphe 6-8 13-20
Cellule audiséléniure de cuivre
10-12 9-11
et d'indium
Figure 15 : Rendement des différentes technologies
Les cellules multi-jonctions à haut rendement.
Aujourd'hui, la plupart des cellules photovoltaïques inorganiques sont constituéesd’une simple
jonction PN. Dans cette jonction, seuls les photons dont l'énergie est égale ousupérieure à la bande
interdite du matériau (notée Eg en eV) sont capables de créer des pairesélectron-trou. En d'autres
termes, la réponse photovoltaïque d’une cellule simple jonction estlimitée à l’énergie du photon.
Seule la proportion du spectre solaire dont l’énergie des photons est supérieure au gapd’absorption
du matériau est utile, l’énergie des photons plus faible n’est donc pas utilisable.
D’autre part, même si l’énergie des photons est suffisante, la probabilité de rencontrer
unélectron est faible. Ainsi, la plupart des photons traversent le matériau sans avoir transférerleur
énergie. Une première réponse pour limiter les pertes est connue de longue date du pointde vue
technologique, il suffit d’utiliser des systèmes à plusieurs niveaux, en empilant desjonctions
possédant des gaps décroissants, (Figure 2-12). Ainsi il est possible d’exploiter lespectre solaire dans
sa quasi-totalité avec des rendements de conversion très importants.
UPMC | Contact : philippe.guibert@upmc.fr
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